基因编辑改良罗非鱼皮肤，提升观赏性或扩大商业价值

近日，CRISPR 杂志 2021 年 8 月号的封面刊登了一篇研究论文，题为：Genome editing using CRISPR-Cas9 system to generate a solid-red germlines of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) ，即 “使用 CRISPR-Cas9 系统进行基因组编辑以生成尼罗罗非鱼 (Oreochromis niloticus) 的纯红色种系”。

这是以色列的农业研究组织（ARO）的科学家们利用 CRISPR-Cas9 基因组编辑工具创造的一种新的罗非鱼品种，这种罗非鱼不会在皮肤上出现颜色不均的斑点，而是获得了的比较统一的诱人的红色皮肤，这或许可以提升其观赏或者商业价值。

随着世界各地人口的持续增长，对食物的需求也在不断增长。水产养殖业在受控的条件下培育出淡水和咸水生物，从而提供可持续的食物来源。尼罗罗非鱼是全球排名前五的水产养殖鱼类之一。

近年来，市场对红罗非鱼的需求不断增加。然而，天然红罗非鱼表型在遗传上不稳定并受环境因素的影响，导致颜色不均匀，带有黑色或深红色斑点。

图 | 罗非鱼生鱼片（来源：flickr）

ARO 动物科学、家禽和水产养殖部门的研究科学家、该研究的通讯作者 Jakob Biran 博士说：“这些发现表明，基因组编辑有助于改良市场上比较受欢迎的品种，并可对原始的表型追本溯源。”

“虽然大多数基因组编辑的目标是产生新的表型，但我们展示了 CRISPR-Cas9 方法的微妙，使其来诱导小的基因组插入，最终导致不需要的表型缺失，从而在食用鱼中产生具有高商业价值的强大表型。”

在本研究中，描述了通过诱导 slc45a2 基因突变、功能丧失产生稳定且可遗传的红罗非鱼表型。溶质载体蛋白家族 45 成员 A2 (SLC45A2) 是一种介导黑色素生物合成的膜转运蛋白，不管在鱼类还是人类的进化上保守性都比较强。Biran 的小组设计了 slc45a2 序列的特定引导 RNA 并将其显微注射到单细胞尼罗罗非鱼胚胎中，在受精卵中诱导皮肤和眼睛中黑色素的丢失，诱导白化率高达 97-99%。

图 | slc45a2 -RNPs 诱导的成年罗非鱼突变的表型分析（来源：CRISPR 网站）

他们对注射的鱼胚胎进行了测序，以确认所有注射的胚胎都携带具有 “不同程度突变效率” 的 slc45a2 基因突变等位基因。通过对鱼鳍、精子和第一代后代中的基因进行测序，研究者建立了突变等位基因的种系传递构架。

作者还展示了使用高分辨率熔融（HRM）曲线分析对杂合子后代进行高通量表型筛选的方法，这些杂合子后代携带该基因的一个突变等位基因，但它们的表现型看起来像他们的野生型兄弟姐妹。HRM 使 Biran 的团队能够识别杂合子，然后将杂合子杂交产生白化红罗非鱼品系，其中 slc45a2 基因的两个等位基因在种系中均发生突变。

这项研究结果突出了 CRISPR-Cas9 系统在尼罗罗非鱼养殖中的应用，在尼罗罗非鱼中产生具有红色表型的可遗传和可追踪的 slc45a2 –/–等位基因可能会影响全球罗非鱼养殖。不过，该品种仍将受到渔民、消费者和监管机构对消费级基因编辑鱼的态度的检验。

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